LED PLCC4 紅光 3.5x2.8x1.85mm 1.8-2.4V 0.168W 規格書 - 英文技術文件

1. 產品概述

RF-RSRA30TS-CD-G 是一款採用 PLCC4 封裝的高效能紅光 LED，專為要求嚴苛的車用照明應用所設計。此 SMD 元件尺寸為 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm，能提供卓越的亮度與可靠性。該元件採用基板上的 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）磊晶技術，確保在 627.5nm 至 637.5nm 的主波長範圍內實現高效發光。主要優勢包括極寬的 120° 視角、符合車用級分立半導體 AEC-Q101 應力測試認證，以及濕度敏感等級 2。此 LED 符合 ROHS 與 REACH 規範，適用於全球市場。

目標應用包括車內外照明系統，例如儀表板指示燈、車內氛圍燈、煞車燈與方向燈。其堅固的封裝支援所有標準 SMT 組裝與迴流焊製程，並以編帶包裝形式供應，適用於自動化生產。

2. 技術參數解讀

2.1 電氣特性 (Ts=25°C)

在 50mA 測試電流下的順向電壓 (VF) 規格為最小值 1.8V、典型值 2.2V、最大值 2.4V。此相對較低的順向電壓，搭配適當的限流電阻，可在車用 12V 系統中實現高效的功率利用。在 VR=5V 條件下的逆向電流 (IR) 小於 10µA，顯示出優異的接面完整性。絕對最大額定值顯示最大順向電流為 70mA DC，峰值順向電流為 100mA（在 1/10 工作週期、10ms 脈衝寬度條件下），為脈衝操作提供了餘量。功率消耗限制為 168mW，接面溫度不得超過 120°C。

2.2 光學特性 (IF=50mA)

發光強度（IV）範圍從1200mcd（最小值）到2800mcd（最大值），典型值為1800mcd。此高亮度使其在直射陽光下仍清晰可見。主波長（Wd）嚴格分檔在627.5nm至637.5nm之間，確保批次間的色彩一致性。視角（2θ1/2）典型值為120°，提供適合標誌與環境照明的寬廣照明範圍。熱阻（RTHJ-S）最大額定值為150°C/W，在散熱管理設計中必須納入考量。

2.3 絕對最大額定值

操作溫度範圍為-40°C至+100°C，儲存溫度範圍同樣為-40°C至+100°C。靜電放電（ESD）耐受能力為2000V（HBM），在此等級下良率超過90%，但仍建議在操作過程中採取ESD防護措施。該元件已通過AEC-Q101汽車離散半導體指南認證。

3. 分級系統

產品依據順向電壓、發光強度與主波長進行分檔，以確保嚴格的性能一致性。

3.1 順向電壓分級 (IF=50mA)

定義了六個 Bin：B1（1.8-1.9V）、B2（1.9-2.0V）、C1（2.0-2.1V）、C2（2.1-2.2V）、D1（2.2-2.3V）、D2（2.3-2.4V）。這種精細的分級讓客戶能選擇符合其驅動電路設計的元件。

3.2 發光強度分級 (IF=50mA)

四個 Bin：M1（1200-1500mcd）、M2（1500-1800mcd）、N1（1800-2300mcd）、N2（2300-2800mcd）。較高的 Bin 提供更亮的輸出，賦予設計靈活性。

3.3 主波長分級 (IF=50mA)

四個 Bin：F2（627.5-630nm）、G1（630-632.5nm）、G2（632.5-635nm）、H1（635-637.5nm）。嚴格的波長控制確保多 LED 陣列中色彩表現的一致性。

4. 性能曲線分析

數據手冊提供了數條在Ts=25°C（除非另有說明）下的典型曲線，以輔助設計：

• 順向電壓 vs. 順向電流（圖1-7）： 該曲線顯示了LED典型的非線性關係。在1.8V時電流趨近於零；在2.2V時電流達到約50mA；在2.4V時電流超過70mA。設計人員必須使用限流電阻或定電流驅動器。
• 順向電流 vs. 相對強度（圖1-8）： 相對強度在0至70mA的順向電流範圍內大致呈線性增加，在70mA時相較於50mA參考點達到約120%。這使得透過PWM進行調光成為可能。
• 焊接溫度 vs. 相對強度（圖1-9）： 隨著焊點溫度（Ts）從 20°C 升至 120°C，相對光通量在 120°C 時降至約 80%。熱管理對於維持光輸出至關重要。
• 焊點溫度 vs. 順向電流（圖 1-10）： 最大允許順向電流必須隨環境溫度升高而降低額定值。在 Ts=100°C 時，建議的最大電流約為 40mA（相較於 25°C 時的 70mA）。
• 順向電壓 vs. 焊點溫度（圖 1-11）： 順向電壓隨溫度升高而降低，速率約為 -2mV/°C，這有助於在恆壓設計中防止熱失控，但在恆流電路中必須加以考量。
• 輻射圖（圖 1-12）： 角度強度分布近似朗伯分布，半角為 ±60°，確認了 120° 的視角。相對強度在 ±60° 時降至 50%。
• 順向電流 vs. 主波長（圖 1-13）： As current increases from 0 to 70mA, dominant wavelength shifts slightly towards longer wavelengths (red-shift) by about 2nm. This effect is minimal (<1nm) for currents near the test condition.
• 光譜分佈（圖 1-14）： 光譜功率分佈峰值約在 630nm，半高寬（FWHM）約為 20nm，此為 AlGaInP 紅光 LED 的特性。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 尺寸為 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm（長 x 寬 x 高）。俯視圖上標有極性標記。底視圖顯示四個端子：引腳 1（陽極）、引腳 2（陰極），以及兩個額外引腳（引腳 3 和 4 未連接或可作為機械支撐）。提供了建議的焊接圖案（footprint）尺寸：每個焊盤為 2.60mm（寬）x 1.60mm（高），總寬度為 4.60mm。除非另有說明，所有尺寸公差為 ±0.2mm。

5.2 載帶與捲盤規格

LED 以載帶包裝，間距為 4.00mm，寬度 8.0mm，口袋尺寸為 3.50mm x 3.50mm。每捲捲盤可容納 2000 顆。捲盤直徑為 330mm ±1mm，輪轂直徑 100mm ±1mm，寬度為 13.0mm±0.5mm。捲盤上的標籤會標示零件編號、批號、分 bin 代碼及數量。

5.3 防潮包裝

The LEDs are packed in a moisture barrier bag with desiccant and a humidity indicator card to maintain moisture level before opening. Storage conditions: before opening, store at ≤30°C and ≤75%RH for up to one year; after opening, use within 24 hours at ≤30°C and ≤60%RH. If not used within 24 hours, bake at 60±5°C for >24 hours.

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

建議的迴流焊溫度曲線是基於 JEDEC 標準。關鍵參數：預熱從 150°C 至 200°C，時間 60-120 秒；升溫速率 ≤3°C/s；高於 217°C (TL) 的時間不得超過 60 秒；峰值溫度 (TP) 為 260°C，且在峰值溫度 ±5°C 範圍內的最長時間為 10 秒；冷卻速率 ≤6°C/s。從 25°C 升至峰值的總時間應 ≤8 分鐘。迴流焊接次數不得超過兩次。若兩次焊接循環之間間隔超過 24 小時，LED 可能因吸濕而受損。

6.2 手工焊接與修補

若需進行手工焊接，請使用溫度≤300°C的烙鐵，焊接時間少於3秒，且僅限一次。不建議在回流焊後進行修補。若無法避免，請使用雙頭烙鐵，並確認LED特性未受損。

6.3 操作注意事項

The LED encapsulant is silicone, which is soft. Do not apply excessive pressure on the lens surface during pick-and-place or handling. Avoid mounting on warped PCBs. Do not apply mechanical stress or vibration during cooling after soldering. Rapid cooling is not recommended. Sulfur content in the mating materials must not exceed 100PPM; bromine and chlorine each <900PPM, total <1500PPM. Volatile organic compounds (VOCs) from fixture materials can discolor the silicone; use compatible adhesives.

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝：每卷2000顆LED。卷盤置於防潮袋中並附上標籤，再裝入紙箱。標籤包含料號、規格編號、批號、分 bin 代碼（光通量、色度、順向電壓、波長）、數量及日期。訂購時使用完整料號 RF-RSRA30TS-CD-G。可依需求提供客製化分 bin 選擇。

8. 應用建議

此紅色LED非常適合車用內外照明。在車內應用（例如儀表板指示燈、氛圍燈）中，寬廣的視角確保均勻照明。在車外應用（例如煞車燈、方向燈）中，高發光強度（最高2800mcd）提供所需的亮度。設計人員應納入熱管理，使接面溫度低於120°C。使用具備適當限流電阻的定電流驅動器。對於脈衝操作（例如PWM調光），在低工作週期下，峰值順向電流最高可達100mA。組裝與操作時務必確保靜電放電防護。

9. 技術比較

與標準環氧樹脂封裝的紅色LED相比，此PLCC4元件提供更寬廣的視角（120°對比典型90°）以及更高的車用環境可靠性。通過AEC-Q101認證使其有別於商用級LED，確保在熱循環、高溫及濕度下的性能表現。矽膠封裝比環氧樹脂更能抵抗熱應力與紫外線劣化。嚴格的分 bin（順向電壓0.1V間距、發光強度300-500mcd間距、波長2.5nm間距）確保了不同生產批次間優異的顏色與亮度一致性。

10. 常見問題

Q：此LED的建議順向電流是多少？
A: 測試電流為50mA，但絕對最大直流電流為70mA。為延長使用壽命，建議使用50mA。若為脈衝操作，允許在10%工作週期（10ms脈衝）下使用高達100mA。

Q: 此LED能否用於戶外汽車應用？
A: 可以。它已通過AEC-Q101車規認證，工作溫度範圍為-40°C至+100°C，適用於外部照明。

Q: 使用前是否需要烘烤LED？
A: Only if the moisture barrier bag has been opened for more than 24 hours, or if the humidity indicator shows excessive moisture. Baking at 60±5°C for >24 hours is recommended.

Q: 如何為我的應用選擇正確的Bin？
A: 請使用Bin分級表。若要獲得一致的紅色，請選擇一個波長Bin（例如G1 630-632.5nm）。若需亮度，請選擇M2或更高等級。並將電壓Bin與您的驅動器輸出匹配。

11. 設計案例研究：汽車內飾氛圍燈

Consider a design for a car's center console ambient lighting strip using 10 LEDs. Each LED is driven at 50mA (typical). With a forward voltage of 2.2V, total forward voltage for the strip (if series-connected) would be 22V, requiring a boost converter from a 12V battery. Alternatively, using 5 parallel strings of 2 LEDs each, each string voltage ~4.4V, with current-limiting resistors. Thermal analysis: total power dissipation = 10 * 50mA * 2.2V = 1.1W. If ambient is 85°C, junction temperature rise = power * thermal resistance (150°C/W) per LED = 0.11W * 150°C/W = 16.5°C, junction temp = 101.5°C (<120°C). Ensure PCB copper area for heat spreading. The wide 120° viewing angle ensures uniform light distribution without secondary optics.

12. 操作原理

此紅色LED採用生長於基板（通常為GaAs或透明基板）上的AlGaInP（磷化鋁鎵銦）多量子井（MQW）結構。當施加順向偏壓時，主動層透過電子-電洞復合發光。波長由AlGaInP材料的能隙決定，並可透過調整鋁和銦的組成比例來調節。PLCC4封裝提供了一個反射腔體以增強光萃取效率，而矽膠透鏡則將輻射圖案塑形為指定的120°發光角度。

13. 發展趨勢

汽車LED技術持續朝著更高的發光效率（lm/W）與更佳的熱管理方向發展。對於紅色LED而言，AlGaInP磊晶技術的改進提升了效率，而新的封裝設計（例如晶片級封裝）則實現了更小的尺寸。自適應照明與矩陣式LED頭燈的趨勢對更嚴格的亮度分檔與更高的可靠性提出了要求。此外，採用AEC-Q102（比Q101更嚴格）的標準也正在興起。此款LED符合AEC-Q101標準，使其在當前的汽車設計中具有良好定位，而未來版本可能包含整合式ESD保護與更高的電流承載能力。